DE3716582C1 - Rollenlager fuer Bauwerke,insbesondere Bruecken - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Rollenlager für Bauwerke, insbesondere Brücken, bestehend aus einer oder mehreren zylindrischen Rollen, die zwischen den planparallelen Flächen einer oberen und unteren La­ gerplatte innerhalb eines begrenzten Wälzbereichs abrollen.

Lager dieser Art sind für Bauwerke, insbesondere Brücken geeignet, die einer Relativverschiebung ge­ genüber ihren Pfeilern, Widerlagern oder Fundamenten, d. h. den ortsfesten Lagerstellen ausgesetzt sind. Derartige Rollenlager sind seit langem bekannt. Diese Lager ermöglichen eine geradlinige Bewegung des auf­ liegenden Baukörpers dadurch, daß eine oder mehrere zylindrische Rollen zwischen den planparallelen Flächen der oberen und der unteren Lagerplatte ab­ rollen können. Bei Ausführungen des Lagers mit nur einer Rolle sind auch Kippbewegungen um die Rollen­ achse möglich. Ferner können auch quer zur Bewegungs­ richtung wirkende Horizontalkräfte übertragen werden, wenn in den Lagerplatten Führungsleisten eingelassen sind, welche in eine Nut in der Rollenmitte ein­ greifen.

Die Lagerollen und Lagerplatten wurden zunächst aus Maschinenbaustahl (St. 50.2 oder St. 52.3 nach DIN 17 100) hergestellt. Lager aus diesem Stahl können mit einer Hertzpressung bis ca. 1100 N/mm² (DIN 1073) be­ lastet werden.

Es bestand das Bestreben, die Belastbarkeit dieser Rollenlager zu erhöhen. Dies wurde erreicht durch Panzerung der Rolle und der Lagerplatten im Wälzbe­ reich mittels einer auftragsgechweißten Hartstahl­ schicht. Dadurch konnte die zulässige Hertzpressung bis auf 2000 N/mm² gesteigert werden (DE-AS 10 78 155).

Eine weitere Steigerung der Belastbarkeit bis zu 2500 N/mm² Hertzpressung wurde schließlich dadurch erzielt, daß man die Rollen und den Wälzbereich der Lagerplatten aus legiertem Edelstahl, z. B. X 40 Cr 13 herstellte. Rollenlager dieser Bauart wurden in den letzten 10 bis 15 Jahren in großem Umfang vor allem in Brückenbauwerken eingesetzt.

In letzter Zeit haben sich an diesen Edelstahl- Lagern in auffälligem Umfang Schäden in Form von Rissen im Wälzbereich gezeigt, die zur Zerstörung der Wälzflächen führten. Dadurch wurden diese Lager funktionsunfähig und mußten ausgetauscht werden.

Diese Risse im Wälz- und Kantenbereich der Rollen und der Lagerplatten können auf die starken Temperatur­ schwankungen, denen die Lager ausgesetzt sind und da­ durch bedingt die wegen der Temperaturempfindlichkeit aufgetretenen Alterungserscheinungen zurückgeführt werden. Wegen der Kantenpressungsempfindlichkeit dieser Werkstoffe können diese Risse auch als Folge von Fundament- oder Pfeilverlagerungen, z. B. bei Brücken oder von Mängeln beim Einbau der Lager, auftreten.

Bei diesen hochbelastbaren Lagern macht nun der Austausch gegen gleichhoch belastbare Rollenlager Schwierigkeiten, weil derartige Lager mit geringerer Empfindlichkeit gegen große Temperaturbeanspruchung, Kantenpressung und Alterung bisher nicht bekannt sind. Der Einbau von Rollenlagern äl­ terer Bauart aus unempfindlicheren Werkstoffen mit geringe­ rer Tragkraft verbietet sich wegen der zur Verfügung stehen­ den Einbaumaße, die konstruktiv vorgegeben sind, weil wegen der kleineren zulässigen Hertzpressungen größere Einbaumaße benötigt würden.

Es besteht daher die Aufgabe, ein Rollenlager zu schaffen, bei dem die geschilderten Mängel nicht auftreten, und wel­ ches die bekannten Lager mit übereinstimmenden Einbaumaßen und wenigstens gleichhoher Tragkraft zu ersetzen vermag.

Zur Lösung dieser Aufgabe führt die Maßnahme, daß die Rollen und die Wälzbereiche der Lagerplatten aus einem Werkstoffverbund bestehen, der durch warmes Aufschmie­ den einer Arbeitsschicht aus legiertem Edelstahl auf einen Grundwerkstoff aus Maschinenbaustahl gebildet und nach dem Härten und Vergüten geschliffen ist.

Zweckmäßigerweise besteht der Grundwerkstoff aus einem Maschinenbaustahl, beispielsweise St. 52.3 und die Ar­ beitsschicht aus einem hochlegierten Edelstahl, bei­ spielsweise X 40 Cr 13.

Eine besondere Ausführungsform ist gekennzeichnet durch eine durch Verschmieden hergestellte intermetallische Verbindung zwischen einer Rolle aus einem Maschinenbau­ stahl und einer aufgeschrumpften Hülse aus dem legier­ ten Edelstahl, die gehärtet, vergütet und geschliffen ist.

Bei der Herstellung der Rolle wird zunächst auf den Grundkörper aus Maschinenbaustahl die Wälzschicht als zylindrische Hülse aufgeschrumpft und darauf werden Grundkörper und Hülse miteinander verschmiedet, so daß eine unlösbare intermetallische Verbindung der beiden unterschiedlichen Werkstoffe im Grenzbereich geschaffen wird. Diese Verbindung ist einer Auftrags­ schweißung wegen ihrer größeren Homogenität und ihrem besseren kristallinen Gefüge überlegen. Auch die Wälz­ fläche der Lagerplatten wird im Schmiedeverfahren mit dem Grundmaterial intermetallisch verbunden. Durch die Anwendung dieses Verbindungsverfahrens bei dem Rollen­ lager wird die Temperatur- und die Empfindlichkeit gegen Kantenpressung der Lager dieser Bauart beseitigt und dadurch deren Betriebssicherheit und Lebensdauer entscheidend erhöht.

Ein weiterer Vorteil dieser Ausbildung des Rollenlagers besteht darin, daß im Gegensatz zu den bekannten Lager­ bauarten mit auftragsgeschweißten Hartstahlschichten wegen der Rundum-Arbeitsschicht der Rollen der Wälzbe­ reich vergrößert, ja praktisch nur durch die Größe des Wälzbereichs der Lagerplatten begrenzt ist.

Die wesentlichen Merkmale und Einzelheiten der Erfindung sind anhand eines Ausführungsbeispiels in der Zeichnung dargestellt und im folgenden näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen vertikalen Querschnitt durch einen Ausschnitt aus einem Rollenlager, wie es in

Fig. 2 schematisch dargestellt ist.

In den Figuren sind die Rollen mit 1 und die Lagerplatten mit 2 bezeichnet. In Fig. 1 besteht der Kern 5 der Rolle 1 aus einem Maschinenbaustahl, z. B. St 52.3 nach DIN 17 100. Der Kern 5 ist umschlossen von daraufgeschrumpften Hülse 4 aus X 40 Cr 13. Zwischen dieser und dem Grundwerkstoff des Kerns 4 ist durch Verschmieden eine intermetallische Verbindung 6 hergestellt. Durch dieses Verschmieden wird nicht nur eine innige, hochfeste Verbindung geschaffen, deren Belastbarkeit höher als die zulässige Hertzpressung liegt, sondern darüber hinaus wird durch den Verschmie­ dungsprozeß die Empfindlichkeit gegen Rißbildung infolge Kantenpressung des hochlegierten Edelstahls der Hülse 4 deutlich gemindert.

Auf ähnliche Weise wird auch die Armierung der Lagerplatte hergestellt. Mit einem Grundwerkstoff 3 der Lagerplatte 2 aus einfachem Maschinenbaustahl ist eine Zwischenschicht 5 aus z. B. St 52.3 aufgebracht, die unter Bildung einer intermetallischen Verbindung 6 mit der Arbeitsschicht 4 aus dem hochlegierten Edelstahl X 40 C 13 verschmiedet ist. Abweichend von der Gestaltung des Ausführungsbeispiels kann die Lagerplatte 2 auch aus einem einheitlichen Grundwerk­ stoff, z. B. St 52.3, bestehen. Auch hier gilt das Obengesagte, daß durch den Verschmiedungsprozeß vor allem die Belastbarkeit der Lagerplatten 2 und die Unempfind­ lichkeit gegen Rißbildungen infolge von Kantenpressung erheblich gesteigert wird.

Claims (3)

1. Rollenlager für Bauwerke, insbesondere Brücken, bestehend aus einer oder mehreren zylindrischen Rollen, die zwischen den planparallelen Flächen ei­ ner oberen und unteren Lagerplatte innerhalb eines begrenzten Wälzbereichs abrollen, dadurch gekennzeichnet, daß die Rollen (1) und die Wälzbereiche (2) der Lager­ platten (3) aus einem Werkstoffverbund (6) bestehen, der durch warmes Aufschmieden einer Arbeitsschicht (4) aus legiertem Edelstahl auf einen Grundwerkstoff aus Maschinenbaustahl (5) gebildet und nach dem Härten und Vergüten geschliffen ist.

2. Rollenlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundwerkstoff (5) aus St. 52.3 und die Arbeits­ schicht (4) aus X 40 Cr 13 besteht.

3. Rollenlager nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine durch Verschmieden hergestellte interme­ tallische Verbindung (6) zwischen einer Rolle (1) aus einem Maschinenbaustahl (5) und einer aufge­ schrumpften Hülse (4) aus einem legierten Edelstahl, die gehärtet, vergütet und geschliffen ist.